(57)【要約】  【課題】  配線による寄生インピーダンスの影響を低減させ、かつ組み立てが容易で低コストな高速通信向け光送信モジュールを提供する。  【解決手段】  端面発光型の発光素子１と、発光素子を実装するヒートシンク３と、発光素子からの光を反射させ所定の方向へと導く反射台１３と、発光素子と外部とを電気的に接続する接続端子５からなる光送信モジュールにおいて、前記ヒートシンク上の発光素子を実装する位置の近傍に貫通した穴を設け、接続端子を内部に収め、同心円状になるように設置し、インピーダンス整合のとれた同軸線を形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端面発光型の発光素子と、前記発光素子を実装するヒートシンクと、前記発光素子からの光を反射させ所定の方向へと導く反射台と、前記発光素子と外部とを電気的に接続する端子からなる光送信モジュールにおいて、
前記ヒートシンクには前記発光素子を実装する位置の近傍に貫通する穴が設けられ、前記穴の内部を前記接続端子が通過し、前記発光素子と接続されるよう構成されていることを特徴とする光送信モジュール。
【請求項２】
前記反射台の反射面が凹型である請求項１に記載の光送信モジュール。
【請求項３】
前記ヒートシンクに、表面に電極が形成されたサブ基板が備えられ、前記発光素子は、前記サブ基板上に実装されている請求項１に記載の光送信モジュール。
【請求項４】
前記ヒートシンクに備えられた前記穴と前記接続端子とが同心円状に設けられて同軸線を形成し、前記同軸線を形成する前記穴の直径と前記接続端子の直径とは、前記穴の内部にある空気の誘電率により、所望の特性インピーダンスが得られるように、寸法が決められる請求項１から３のいずれか１つに記載の光送信モジュール。
【請求項５】
前記ヒートシンクに備えられた前記穴と前記接続端子とが同心円状に設けられて同軸線を形成し、前記同軸線を形成する前記穴の直径と前記接続端子の直径とは、前記穴の内部にある絶縁物の誘電率により、所望のインピーダンスが得られるように、寸法が決められる請求項１から３のいずれか１つに記載の光送信モジュール。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載の光送信モジュールがＴＯカンパッケージに収められている光送信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速光通信システムに用いられる光送信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ブロードバンドネットワーク社会の到来により、通信の高速化、大容量化が求められている。このような要求に応えることのできるシステムとして光通信システムが注目されている。この光通信システムのキーデバイスとなる構成要素のひとつに光送信モジュールが挙げられる。光送信モジュールに対する市場からの要求としては、高性能化、小型化とともに低コスト化が重要であり、これまでに様々なタイプのモジュールが開発されている。
【０００３】
図４は、従来の光モジュールを示すもので、図４（ａ）は断面図であり、図４（ｂ）は上面図である。円板状のステム１２上に設置されたヒートシンク３には発光素子１を実装したサブ基板２が備えられている。ステム１２の上部は発光素子１からの出力光を通すレンズ１０が取り付けられたキャップ１１により覆われている。発光素子１は、レンズ１０との光軸が一致するように備えられている。また、接続端子５〜８はステム１２を貫通した穴に備えられ、その間には絶縁物９が挿入されている。接続端子５と発光素子１はボンディングワイヤ４によって接続されている。
【０００４】
上記構成において、電気信号が接続端子５を通って発光素子１に印加されると、発光素子１は光信号を出射し、レンズ１０によって集光され外部に出射される。このような構造を持つパッケージはＴＯカンパッケージと呼ばれ、汎用性が高く、コストが低いという利点がある。しかし、１０Ｇｂ／ｓ又はそれ以上の高速光通信においては接続端子５〜８やボンディングワイヤ４による寄生インピーダンスの影響などにより、高周波特性が劣化してしまうため、ＴＯカンパッケージを用いることは困難であった。
【０００５】
この問題を解決するため、例えば、図５に示す光送信モジュールが提案されている（下記の特許文献１参照）。図５において、（ａ）は断面図を示し、図５（ｂ）は上面図を示す。図５に示すように、従来技術の光送信モジュールは、光を出力する発光素子チップ３０と、この発光素子チップ３０の支持面を有するオーバーハング部が側面に形成された半円柱状のコラム３１と、発光素子チップ３０の光軸と出力光が入力される光ファイバの光軸とが一致するように発光素子チップ３０を垂直に支持する円板上のステム１２と、ステム１２を貫通して設けられた３本の端子３２〜３４とで主に構成されている。コラム３１の側面には発光素子チップ３０と略平行にセラミック板４０が接着されており、このセラミック板４０上には、ドライブ端子３４と接続されているマイクロストリップライン４１が形成されている。
【特許文献１】特開２００３-３７３２９号公報（図１、第３〜４頁）
【０００６】
なお、マイクロストリップライン４１には、整合抵抗器４２と、ボンディングワイヤ４３とからなるインピーダンス整合用抵抗素子が直列に接続されている。また、発光素子チップ３０からの出力光の発光パワーをモニタリングする受光素子チップ３５がステム１２上に設けられ、受光素子チップ３５の一方の電極は端子３２と接続されるとともに他方の電極は共通端子３３とボンディングワイヤ３６により接続されている。さらに、ステム１２の上部は発光素子チップ３０からの出力光を通すレンズ１０が取り付けられた金属製キャップ１１により覆われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上述したように、図４に示す光送信モジュールにおいては、寄生インピーダンスの影響などにより、高周波特性が劣化してしまうという問題点があった。また、図５に示す従来の光送信モジュールにおいては、セラミック板４０は微小なため、その上に形成したマイクロストリップライン４１の幅を精度良く製作するのは難しく、バラツキが生じてしまう。セラミック板４０の厚みについても高い加工精度が求められるため、製作コストが増加してしまう。セラミック板４０をドライブ端子３４とコラム３１の間に挟み込むように設置するが、このような実装は特別な装置が必要となってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は従来の問題を解決するためになされたもので、寄生インピーダンスの影響を低減させ、組み立てが容易で低コストな高速通信向け光送信モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明に係る光送信モジュールは、端面発光型の発光素子と、前記発光素子を実装するヒートシンクと、前記発光素子からの光を反射させ所定の方向へと導く反射台と、前記発光素子と外部とを電気的に接続する端子からなる光送信モジュールにおいて、前記ヒートシンクには前記発光素子を実装する位置の近傍に貫通する穴が設けられ、前記穴の内部を前記接続端子が通過し、前記発光素子と接続されるよう構成されていることを特徴とする。
【００１０】
この構成により、穴の内部を前記接続端子が通過し、前記発光素子と接続されるので、ボンディングワイヤの長さを短くすることができ、寄生インダクタンスなどの寄生インピーダンスの影響を低減させ、組み立てが容易で低コストな高速通信向け光送信モジュールを提供することができる。
【００１１】
また、前記反射台の反射面を凹型とすることができる。
【００１２】
この構成により、反射した光を集光することができるので、レンズが不要になり、光ファイバに直接入射することができる。
【００１３】
また、前記ヒートシンクに、表面に電極が形成されたサブ基板が備えられ、前記発光素子は、前記サブ基板上に実装されている。
【００１４】
この構成により、ヒートシンクと電気的に接触せずに、発光素子がサブ基板と接する面の電極に信号を印加することが容易になるので、発光素子を差動駆動することができる。
【００１５】
また、前記ヒートシンクに備えられた前記穴と前記接続端子とが同心円状に設けられて同軸線を形成し、前記同軸線を形成する前記穴の直径と前記接続端子の直径とは、前記穴の内部にある空気の誘電率により、所望の特性インピーダンスが得られるように、寸法が決められる。
【００１６】
この構成により、前記ヒートシンクに備えられた穴と前記端子が同心円状に備えられ、前記穴の直径と、前記接続端子の直径と、前記穴の内部にある空気の誘電率により、所望の特性インピーダンスが得られるので、寄生インピーダンスの影響を低減させ、高周波特性に優れた光送信モジュールを提供することができる。
【００１７】
また、前記ヒートシンクに備えられた前記穴と前記接続端子とが同心円状に設けられて同軸線を形成し、前記同軸線を形成する前記穴の直径と前記接続端子の直径とは、前記穴の内部にある絶縁物の誘電率により、所望のインピーダンスが得られるように、寸法が決められる。
【００１８】
この構成により、前記ヒートシンクに備えられた穴と前記接続端子の間に絶縁物が備えられ、前記穴の直径と、前記接続端子の直径と、前記穴の内部にある絶縁物の誘電率により、所望のインピーダンスが得られるので、広範囲なインピーダンス制御が可能になる。
【００１９】
さらに、前述した光送信モジュールはＴＯカンパッケージに収められている。
【００２０】
この構成により、高速かつコストの低い光送信モジュールを提供することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、ヒートシンクに、発光素子を実装する位置の近傍に貫通する穴が設けられ、穴の内部を接続端子が通過し、発光素子と接続されることにより、穴の内部を接続端子が通過し、発光素子と接続されるので、ボンディングワイヤの長さを短くすることができ、寄生インダクタンスなどの寄生インピーダンスの影響を低減させ、組み立てが容易で低コストな高速通信向け光送信モジュールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光送信モジュールを示す。図１（ａ）は断面図を示し、図１（ｂ）は上面図を示す。図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る光送信モジュールは、端面発光型の発光素子１と、発光素子１からの光を反射させ所定の方向に導く反射台１３と、発光素子１と反射台１３を実装するヒートシンク３と、ヒートシンク３を実装するステム１２と、ステム１２を貫通し絶縁物９が挿入された穴に設けられた接続端子５〜８と、発光素子１と接続端子５をつなぐ短いボンディングワイヤ４と、光を集光するレンズ１０から主に構成されている。なお、ステム１２の上部は反射台１３を介した発光素子１からの出力光を通すレンズ１０が取り付けられたキャップ１１により覆われている。
【００２３】
ヒートシンク３上の発光素子１を実装する位置の近傍には貫通した穴が設けられ、接続端子５が中に収められていている。接続端子５は、穴の内部を通過し、ボンディングワイヤ４を介して発光素子１と接続される。また、この穴と接続端子５とは同心円状になるように設置され、同軸線を形成している。同軸線を形成する穴の直径と接続端子５の直径は、その間の空気の誘電率とによって、所望の特性インピーダンスが得られるように、寸法が決められている。ここで、穴と接続端子５の間は必ずしも空気でなければならないというわけではなく、ある誘電率を持った絶縁物であってもよい。
【００２４】
以上のように構成された光送信モジュールの動作を説明する。接続端子５から入力された電気信号は短いボンディングワイヤ４を通って発光素子１へと入力される。入力された電気信号は発光素子１によって光信号へと変換される。出射した光信号は反射台１３によって所定の角度に反射され、レンズ１０により集光されて外部へと出力される。
【００２５】
このように、本実施の形態によれば、接続端子５がヒートシンク３の穴と共に同軸線をなし、所望の特性インピーダンスを得られるので、寄生インダクタンスなどの寄生インピーダンスを低減させ、高周波特性に優れた光送信モジュールを提供することができる。
【００２６】
また、本実施の形態によれば、ヒートシンク３に貫通した穴を設け、その中に接続端子５を収めることで、インピーダンス整合のとれた線路を実現しているので、部品点数が少ない光送信モジュールを提供することができる。
【００２７】
さらに、本実施の形態によれば、レンズ１０によって集光された光を外部に出射されるようＴＯカンパッケージのような汎用性の高い部品を用いていることにより、コストの低い光送信モジュールを提供することができる。
【００２８】
＜第２の実施の形態＞
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る光送信モジュールの断面図を示す。なお、本実施の形態では、前述した図１に示す第１の実施の形態と同一又は対応する部分に図１と同一の符号を用いている。図２に示す第２の実施の形態において、第１の実施の形態と異なる構成は、反射台１３の反射面が凹型を形成している点である。これにより、反射した光は、反射台１３の有する凹型の反射面により、集光されるので、レンズが不要になり、フェルール１４内の光ファイバ１５に直接入力することができる。
【００２９】
このように、本実施の形態によれば、図１に示すレンズ１０が不要になり、光ファイバ１５に直接入力することができるので、部品点数を削減することができる。
【００３０】
＜第３の実施の形態＞
図３は、本発明の第３の実施の形態に係る光送信モジュールの上面図を示す。図３に示すように、本発明の第３の実施の形態に係る光送信モジュールは、発光素子１と、表面に電極１６が形成され、発光素子１を実装するサブ基板２と、反射台１３と、サブ基板２と反射台１３を実装するヒートシンク３と、ヒートシンク３を実装するステム１２と、ステム１２を貫通し絶縁物９が挿入された穴に設けられた接続端子５〜８と、発光素子１と接続端子５を、また電極１６と接続端子８をそれぞれ接続する短いボンディングワイヤ４Ａ、４Ｂから主に構成されている。
【００３１】
ヒートシンク３上の発光素子１を実装する位置の両端の近傍には貫通した穴が設けられ、接続端子５、８が各々内部に収められている。また、この穴と接続端子５、８とは同心円状になるように設置され、同軸線を形成している。同軸線を形成する穴の直径と接続端子５、８の直径は、その間の空気の誘電率によって、所望の特性インピーダンスが得られるように、寸法が決められている。ここで、穴と接続端子５の間は必ずしも空気でなければならないというわけではなく、ある誘電率を持った絶縁物９であってもよい。また、反射台１３は、本発明の第１の実施の形態又は第２の実施の形態と同様の構成である。つまり、反射面が平坦であっても、凹形であってもよい。
【００３２】
以上のように構成された光モジュールの動作を説明する。接続端子５から入力された電気信号は短いボンディングワイヤ４を通って発光素子１へと入力される。入力された電気信号は発光素子１によって光信号へと変換される。出射した光信号は反射台１３によって所定の角度に反射される。反射台１３が本発明の第１の実施の形態と同様の形状であれば、反射光はレンズ１０により集光され、光ファイバへと入射されるが、反射台１３が本発明の第２の実施の形態と同様の形状であれば、反射光は直接光ファイバへと入射される。
【００３３】
ここで、本実施の形態に係る光送信モジュールにおいては、表面に電極１６が形成されたサブ基板２上に発光素子１が実装され、サブ基板２がヒートシンク３に備えられていることにより、ヒートシンク３と電気的に接触せずに、発光素子１がサブ基板２と接する面の電極１６に信号を印加することが容易になるので、発光素子１を差動駆動することができ、発光素子１と電極１６間、又はＧＮＤ間の寄生インピーダンスの影響を受けないので、さらに高周波特性に優れた光送信モジュールを提供することができる。
【００３４】
このように、本実施の形態によれば、発光素子１を差動駆動することができ、発光素子１と電極１６間、又はＧＮＤ間の寄生インピーダンスの影響を受けないので、さらに高周波特性に優れた光送信モジュールを提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上のように、本発明に係る光送信モジュールは、ヒートシンクに、発光素子を実装する位置の近傍に貫通する穴が設けられ、穴の内部を接続端子が通過し、発光素子と接続されることにより、穴の内部を接続端子が通過し、発光素子と接続されるので、ボンディングワイヤの長さを短くすることができ、寄生インピーダンスの影響を低減させ、組み立てが容易で低コストな光送信モジュールを提供することができる効果を有し、高速光通信システムに用いられる光送信モジュールとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】（ａ）本発明に係る光送信モジュールの第１の実施の形態を示す断面図  （ｂ）本発明に係る光送信モジュールの第１の実施の形態を示す上面図
【図２】本発明に係る光送信モジュールの第２実施の形態を示す断面図
【図３】本発明に係る光送信モジュールの第３実施の形態を示す上面図
【図４】（ａ）従来の光送信モジュールを示す断面図  （ｂ）従来の光送信モジュールを示す上面図
【図５】（ａ）従来のマイクロストリップラインを用いた光送信モジュールを示す断面図  （ｂ）従来のマイクロストリップラインを用いた光送信モジュールを示す上面図
【符号の説明】
【００３７】
１  発光素子
２  サブ基板
３  ヒートシンク
４、４Ａ、４Ｂ  ボンディングワイヤ
５〜８  接続端子
９  絶縁物
１０  レンズ
１１  キャップ
１２  ステム
１３  反射台
１４  フェルール
１５  光ファイバ
１６  電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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